Цели и задачи

Приобретение навыков моделирования сетей передачи данных с помощью средства имитационного моделирования NS-2, а также анализ полученных результатов моделирования.

Задание

1. Создать шаблон сценария для NS-2.
2. Рассмотреть простой пример описания топологии сети, состоящей из двух узлов и одного соединения.
3. Рассмотреть пример с усложнённой топологией сети.
4. Рассмотерть пример с кольцевой топологией сети
5. Выполнить упражнение

Шаблон сценария для NS-2

В своём рабочем каталоге создадим директорию mip, в которой будут выполняться лабораторные работы. Внутри mip создадим директорию lab-ns, а в ней файл shablon.tcl.

Получившийся шаблон можно использовать в дальнейшем в большинстве разрабатываемых скриптов NS-2, добавляя в него до строки $ns at 5.0 “finish” описание объектов и действий моделируемой системы.

Скрипт шаблона

Симуляция шаблона

Простой пример описания топологии сети, состоящей из двух узлов и одного соединения

Постановка задачи. Требуется смоделировать сеть передачи данных, состоящую из двух узлов, соединённых дуплексной линией связи с полосой пропускания 2 Мб/с и задержкой 10 мс, очередью с обслуживанием типа DropTail. От одного узла к другому по протоколу UDP осуществляется передача пакетов, размером 500 байт, с постоянной скоростью 200 пакетов в секунду.

Реализация модели

Скрипт сети из двух узлов и одного соединения

Скопируем содержимое созданного шаблона в новый файл example1.tcl и откроем на редактирование. Создадим агенты для генерации и приёма трафика. Создадим агент UDP и присоединим к узлу n0. К агенту присоединяем приложение. В данном случае — это источник с постоянной скоростью (Constant Bit Rate, CBR), который каждые 5 мс посылает пакет R = 500 байт. Далее создадим Null-агент, который работает как приёмник трафика, и прикрепим его к узлу n1. Соединим агенты между собой. Для запуска и остановки приложения CBR добавляются at-события в планировщик событий.

Скрипт сети из двух узлов и одного соединения

Пример с усложненной топологией сети

Постановка задачи. Описание моделируемой сети: – сеть состоит из 4 узлов (n0, n1, n2, n3); – между узлами n0 и n2, n1 и n2 установлено дуплексное соединение с пропускной способностью 2 Мбит/с и задержкой 10 мс; – между узлами n2 и n3 установлено дуплексное соединение с пропускной способностью 1,7 Мбит/с и задержкой 20 мс; – каждый узел использует очередь с дисциплиной DropTail для накопления пакетов, максимальный размер которой составляет 10; – TCP-источник на узле n0 подключается к TCP-приёмнику на узле n3 (по-умолчанию, максимальный размер пакета, который TCP-агент может генерировать, равняется 1KByte) – TCP-приёмник генерирует и отправляет ACK пакеты отправителю и откидывает полученные пакеты; – UDP-агент, который подсоединён к узлу n1, подключён к null-агенту на узле n3 (null-агент просто откидывает пакеты); – генераторы трафика ftp и cbr прикреплены к TCP и UDP агентам соответственно; – генератор cbr генерирует пакеты размером 1 Кбайт со скоростью 1 Мбит/с; – работа cbr начинается в 0,1 секунду и прекращается в 4,5 секунды, а ftp начинает работать в 1,0 секунду и прекращает в 4,0 секунды.

Реализация модели.

Модель с усложненной топологией сети. Симуляция

Скрипт модели с усложненной топологией сети

Скопируем содержимое созданного шаблона в новый файл и откроем example2.tcl на редактирование. Создадим 4 узла и 3 дуплексных соединения с указанием направления. Создадим агент UDP с прикреплённым к нему источником CBR и агент TCP с прикреплённым к нему приложением FTP. Создадим агенты-получатели. Соединим агенты udp0 и tcp1 и их получателей. Зададим описание цвета каждого потока. Отслеживание событий в очереди. Наложим ограничения на размер очереди. Добавим at-события.

Скрипт модели с усложненной топологией сети

Пример с кольцевой топологией сети

Постановка задачи. Требуется построить модель передачи данных по сети с кольцевой топологией и динамической маршрутизацией пакетов: – сеть состоит из 7 узлов, соединённых в кольцо; – данные передаются от узла n(0) к узлу n(3) по кратчайшему пути; – с 1 по 2 секунду модельного времени происходит разрыв соединения между узлами n(1) и n(2); – при разрыве соединения маршрут передачи данных должен измениться на резервный.

Реализация модели.

Скопируем содержимое созданного шаблона в новый файл и откроем example3.tcl на редактирование. Опишем топологию моделируемой сети. Далее соединим узлы так, чтобы создать круговую топологию. Каждый узел, за исключением последнего, соединяется со следующим, последний соединяется с первым. Для этого в цикле использован оператор %, означающий остаток от деления нацело. Зададим передачу данных от узла n(0) к узлу n(3). Данные передаются по кратчайшему маршруту от узла n(0) к узлу n(3), через узлы n(1) и n(2)

Передача данных по кратчайшему пути сети с кольцевой топологией

Передача данных по сети с кольцевой топологией в случае разрыва соединения

Добавим команду разрыва соединения между узлами n(1) и n(2) на время в одну секунду, а также время начала и окончания передачи данных. Передача данных при кольцевой топологии сети в случае разрыва соединения.

Передача данных по сети с кольцевой топологией в случае разрыва соединения

Добавив в начало скрипта после команды создания объекта Simulator, увидим, что сразу после запуска в сети отправляется небольшое количество маленьких пакетов, используемых для обмена информацией, необходимой для маршрутизации между узлами. Когда соединение будет разорвано, информация о топологии будет обновлена, и пакеты будут отсылаться по новому маршруту через узлы n(6), n(5) и n(4).

Скрипт модели с кольцевой топологией

Выполнение упражнения

Упражнение. Внесите следующие изменения в реализацию примера с кольцевой топологией сети: – повторить топологию сети, предоставленную в файле с заданиями к лаборатороной работе; – передача данных должна осуществляться от узла n(0) до узла n(5) по кратчайшему пути в течение 5 секунд модельного времени; – передача данных должна идти по протоколу TCP (тип Newreno), на принимающей стороне используется TCPSink-объект типа DelAck; поверх TCP работает протокол FTP с 0,5 до 4,5 секунд модельного времени; – с 1 по 2 секунду модельного времени происходит разрыв соединения между узлами n(0) и n(1); – при разрыве соединения маршрут передачи данных должен измениться на резервный, после восстановления соединения пакеты снова должны пойти по кратчайшему пути.

Скрипт модели из упражнения

Топология сети.

Движение по кратчайшему пути.

Разрыв связи между узлами.

Движение по длинному пути.

Выводы

Мы приобрели навыки моделирования сетей передачи данных с помощью средства имитационного моделирования NS-2, а также провели анализ полученных результатов моделирования.